[发明专利]考虑交叉耦合效应的IPMSM低速段无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑交叉耦合效应的IPMSM低速段无位置传感器控制方法，具体步骤：首先构建电机基于旋转高频信号注入法的无位置传感器矢量控制系统，旋转高频电压矢量从αβ轴系注入，用一个带通滤波器滤出高频电流响应i_αβi，再用一个高频同步轴系高通滤波器滤出高频负序电流i_αβin；其次离线测量电机在不同i_d、i_q处的交叉耦合因子λ，并拟合出λ关于i_d、i_q的近似关系式，利用此关系式根据无位置传感器控制下的i_d、i_q解出此时的λ值；最后结合λ对i_αβin中的实际转子位置θ_r和因交叉耦合产生的角度偏差θ_m实现解耦，用改进的锁相环估计出转子位置。本发明结合交叉耦合因子来处理高频负序电流，消除了交叉耦合效应对旋转高频注入法估算精度的影响。

技术领域

本发明涉及电机域，具体涉及一种考虑交叉耦合效应的IPMSM低速段无位置传感器控制方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)凭借高效率、高功率密度及高功率因数等优势，在交流伺服领域发挥着愈加重要的作用。永磁电机高性能的矢量控制系统需要实时获取电机的转子位置和转速，来进行磁场定向和转速反馈，传统的矢量控制系统利用机械式传感器来获取转子位置和转速信息，但机械式传感器带来了安装、后期维护等问题，增加了系统不确定性，且提升了硬件成本。针对位置传感器带来的上述问题，PMSM的无位置传感器控制技术蓬勃发展，目前低速段主要通过信号注入的方式得到转子位置信息，高频信号注入法从αβ轴系或dq轴系注入高频电压信号，电机凸极特性会对高频电流响应产生调制，转子位置信息可从高频电流响应中提取出来。

基于电机凸极特性的高频注入法不依赖电机的反电动势模型，可在低速段获得较好的运行性能，但当系统负载较大、交叉耦合效应较强时，传统的高频信号注入法会产生较大的位置估计误差，严重影响无位置传感器系统的运行性能，有时还会造成电机失步。不同的电流工作点会引起程度不同的交叉耦合效应，且两者为非线性关系，因此如何在某一电流工作点下找出交叉耦合效应对电感的影响，并在转子位置估计过程中精确解耦出实际转子位置，对于实现高性能的PMSM无位置传感器控制具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑交叉耦合效应的IPMSM低速段无位置传感器控制方法，针对旋转高频信号注入法转子位置检测过程中的交叉耦合问题，在传统高频信号注入法的基础上，离线测量不同电流工作点下的交叉耦合因子，利用交叉耦合因子改进锁相环结构，消除交叉耦合效应对位置估计的影响。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种考虑交叉耦合效应的IPMSM低速段无位置传感器控制方法，具体步骤：

步骤一、构建IPMSM基于旋转高频信号注入法的无位置传感器矢量控制系统，旋转高频电压矢量从αβ轴系注入，用一个带通滤波器滤出高频电流响应i_αβi，再用一个高频同步轴系高通滤波器滤出负序电流分量i_αβin；

步骤二、离线测量IPMSM在不同的电流工作点(i_d、i_q)处的交叉耦合因子λ，并拟合出λ关于i_d、i_q的近似关系式，利用此关系式根据无位置传感器控制下的i_d、i_q解出此时的λ值，其中i_d为矢量控制下的直轴电流，i_q为交轴电流；

步骤三、结合λ对i_αβin中的实际转子位置θ_r和因交叉耦合产生的角度偏差θ_m实现解耦，用改进的锁相环估计出转子位置，消除交叉耦合效应对估计精度的影响。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：